本發明專利技術公開了一種超寬譜高功率四脈沖串產生裝置，其特征在于包括四段形成線，每段形成線之間通過環形開關串聯在一起，每段形成線通過隔離電感串聯充電，四段形成線串聯為一個整體；形成線的輸出端連接有匹配傳輸線，傳輸線與形成線之間通過環形開關連接在一起；此裝置形成線的結構簡單，可以任意組合成脈沖數小于等于4個脈沖的脈沖串裝置；此裝置產生的脈沖串的峰值功率高，可以達到GW級；產生的脈沖之間的間隔小于10ns，并且可以通過調節開關的間隙與氣壓控制開關的導通時間，可以實現在一定范圍內調節產生脈沖的重復頻率。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高功率微波
，具體涉及一種利用多段形成線串聯產生超寬譜高功率四脈沖串裝置。
技術介紹
超寬譜微波是HPM (高功率微波)的一種，其輻射的超寬譜電磁脈沖體現出寬頻帶特性，較易覆蓋目標的響應頻率，普通的捷變頻技術無法擺脫其控制；脈沖窄(瞬態)，可以渡越目標系統的保護電路，破壞或麻痹保護電路后的電子系統、計算機敏感器件和接收機前端，擾亂敵方武器引信、制導及通訊。超寬譜源消除了關于敵人導彈特性認知的需要，難于防護，美國和俄羅斯等國家都高度重視高功率超寬譜脈沖技術的研宄和開發。根據效應初步實驗結果，提高脈沖的工作頻率，可以降低效應物的作用閾值，據此提出產生瞬時多脈沖超寬譜技術概念，脈沖間的間隔為幾ns。可以在不增加饋線、天線等功率容量的基礎上，提高對效應目標的作用距離。目前已知多脈沖功率系統的原理可分為兩種:一是將儲能器件與可高重復頻率運行的功率開關相結合，通過開關的導通與關斷來實現多個脈沖的輸出；另一種方式則利用多套單脈沖功率系統在不同時刻依次產生多個單脈沖，再通過相應的匯流方法將其匯聚成多脈沖串，比如串聯形成線方法、硅堆隔離網絡方法、利用脈沖循環的方式等。文章“Solid-state modulator R &D at LLNL，，(Internat1nal Workshop on Recent Progressof Induct1n Ac-celerators.2002.)提到，利用功率開關實現高重頻，由于開關功率的限制，其脈沖幅度通常在數十kV以下。利用脈沖形成線并聯方式產生脈沖串，影響脈沖重復頻率的決定性因素是高壓硅堆的反向恢復時間，在前面的脈沖通過后，二極管即處于導通狀態，不能阻斷來自其他支路的后續脈沖，因此硅堆整體的反向恢復時間決定了系統能達到的最高重復頻率。文章“三脈沖功率系統模塊”(強激光與粒子束，2012年第2 4卷第4期，P893-897)中的幅度可達300kV，但脈沖間隔不小于500ns。文章“利用脈沖循環產生高壓多脈沖”(強激光與粒子束，2010年第22卷第3期，P474-478)在高阻約I Ι?Ω負載上得到了大于200kV的多個脈沖輸出，脈沖寬度120 ns、間隔不超過400 ns。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了實現幾十MHz的重復頻率、幾百kV的高壓(在50 Ω負載)，提供一種利用串聯形成線的方式產生脈沖串的裝置，此裝置可以產生四個脈沖串，脈沖串之間的間隔小于10ns，輸出功率達到2.8GW 為實現上述目的本專利技術采用如下技術方案:一種超寬譜高功率四脈沖串產生裝置，其特征在于包括四段形成線，每段形成線之間通過環形開關串聯在一起，每段形成線通過隔離電感串聯充電，四段形成線串聯為一個整體；形成線的輸出端連接有匹配傳輸線，傳輸線與形成線之間通過環形開關連接在一起； 脈沖串產生裝置的具體工作過程為: 高壓脈沖電源對多段脈沖形成線同時充電，通過充電電感調節每個脈沖形成線的充電時間； 當與傳輸線相鄰的第一段形成線充電時，傳輸線和形成線之間形成電壓差，而第二段形成線與第一段形成線之間的電壓差很小，此時第一段形成線與傳輸線之間的環形開關導通，第一段形成線進行放電，形成第一個脈沖； 當第一段形成線上的電壓為零時，第二段形成線與第一段形成線之間形成電壓差，此時第二段形成線與第一段形成線之間的環形開關導通，形成第二個脈沖； 依次類推，第三個環形開關導通形成第三個脈沖，第四個環形開關導通形成第四個脈沖； 從第一個脈沖產生到第四個脈沖產生形成脈沖串。在上述技術方案中，形成線的外形為柱形結構、兩端為錐形結構，包括內筒與外筒，內筒與外筒之間設置有機玻璃絕緣子，內筒的兩個端面上設置密封圈，內筒與外筒形成的腔體內密封為高壓氣體。在上述技術方案中，環形開關設置在相鄰兩段形成線的內筒之間，環形開關與相鄰兩端形成線的內筒連接為一個整體，且環形開關被形成線的外筒包覆在內。在上述技術方案中，每段形成線串聯為一體時，每段形成線的腔體內密封不同氣壓的高壓氣體。在上述技術方案中，有機玻璃絕緣子的一個表面與內筒的外表面接觸，一個表面與外筒的內表面接觸，絕緣子其他的表面上設置有若干道環形槽。在上述技術方案中，每個環形開關包括開關基座和開關，開關與基座之間沒有間隙。在上述技術方案中，所述開關為環形，通過調節形開關的尺寸實現環形開關的間隙調整。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本專利技術的有益效果是:此裝置形成線的結構簡單，可以任意組合成脈沖數小于等于4個脈沖的脈沖串裝置；此裝置產生的脈沖串的峰值功率高，可以達到GW級；產生的脈沖之間的間隔小于10ns，并且可以通過調節開關的間隙與氣壓控制開關的導通時間，可以實現在一定范圍內調節產生脈沖的重復頻率。【附圖說明】本專利技術將通過例子并參照附圖的方式說明，其中: 圖1是本專利技術的電路圖； 圖2是本專利技術形成線的結構圖； 圖3是環形開關的局部放大圖； 圖4是L形開關的局部放大圖； 其中:Τ1、Τ2、Τ3、Τ4是形成線；??為傳輸線，I是環形開關I，2是錐形外筒，3是有機玻璃絕緣子，4是錐形內筒，5是環形開關II，6是基座。【具體實施方式】如圖1所示，是本專利技術的電路圖，其中Τ1~Τ4為結構參數相同的同軸形成線；L1~L4為形成線串聯充電的隔離電感；U1、U12、UlU U5為形成線與形成線之間的環形開關；C1-C4為開關電容；T0為阻抗為10 Ω的傳輸線；R1為10 Ω的匹配負載電阻。...
【技術保護點】
一種超寬譜高功率四脈沖串產生裝置，其特征在于包括四段形成線，每段形成線之間通過環形開關串聯在一起，每段形成線通過隔離電感串聯充電，四段形成線串聯為一個整體；形成線的輸出端連接有匹配傳輸線，傳輸線與形成線之間通過環形開關連接在一起；脈沖串產生裝置的具體工作過程為：高壓脈沖電源對多段脈沖形成線同時充電，通過充電電感調節每個脈沖形成線的充電時間；當與傳輸線相鄰的第一段形成線充電時，傳輸線和形成線之間形成電壓差，而第二段形成線與第一段形成線之間的電壓差很小，此時第一段形成線與傳輸線之間的環形開關導通，形成第一個脈沖；然后對第一段形成線進行放電，當第一段形成線上的電壓為零時，第二段形成線與第一段形成線之間形成電壓差，此時第二段形成線與第一段形成線之間的環形開關導通，形成第二個脈沖；依次類推，第三個環形開關導通形成第三個脈沖，第四個環形開關導通形成第四個脈沖；從第一個脈沖產生到第四個脈沖產生形成脈沖串。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陸巍，丁恩燕，楊周炳，張晉琪，吳朝陽，劉天文，
申請(專利權)人：中國工程物理研究院應用電子學研究所，
類型：發明
國別省市：四川;51
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